Terminologie

Climatisation, refroidissement, rafraîchissement, voici trois termes qui sont généralement employés comme des synonymes dans le langage courant. Dans la littérature scientifique et technique, ces termes recouvrent des mécanismes légèrement différents que nous pouvons rappeler brièvement.
La climatisation est le procédé qui répond aux exigences les plus fortes en termes d’usage, elle est employée pour maintenir un local dans des conditions de température et hygrométrie sans qu’aucune dérive ne soit tolérée. Son application concerne l’industrie de précision, les laboratoires, les salles d’opération…
Le refroidissement est le procédé qui permet l’atteinte d’une température donnée avec une certaine tolérance - généralement plus ou moins 1 °C - dépendant du dimensionnement des systèmes présents dans le bâtiment. Son application concerne notamment les bureaux.
Le rafraîchissement est un procédé qui permet de rendre l’air intérieur plus frais que l’air extérieur de quelques degrés. La température intérieure n’est donc pas garantie dans l’absolu. Les systèmes de rafraîchissements sont généralement utilisés dans des bâtiments relevant d’une conception bioclimatique, c’est-à-dire une conception permettant de garantir un confort intérieur suffisant sans recours aux énergies l’essentiel du temps. Le rafraîchissement aide le bâtiment à passer certains pics d’inconforts. Le rafraîchissement est principalement utilisé dans le logement ou certains équipements.
Dans la plupart des documents que nous avons précédemment cités et qui sont issus de la bibliographie, le terme de climatisation recouvre les trois procédés que nous avons évoqués ci-dessus. Il s’agit d’une simplification extrêmement courante, que nous emploierons également dans la suite du document.

Les grandes familles de climatiseurs présentes à Paris

Les différents systèmes de climatisation employés dans les bâtiments reposent sur la technique de la pompe à chaleur qui permet d’évacuer les calories d’un local à l’extérieur grâce à un fluide frigorigène. Schématiquement, tout se passe comme dans un réfrigérateur, un fluide frigorigène circule dans une tuyauterie en circuit fermé. Ce fluide est évaporé dans les locaux à rafraîchir, et est ensuite condensé à l’extérieur du local, ce qui provoque une émission de chaleur. Tout comme un réfrigérateur réchauffe la pièce dans laquelle il se trouve, un climatiseur réchauffe l’air extérieur à proximité des bâtiments qu’il climatise. Les 4 principales nuisances liées à la climatisation sont :

• la consommation d’électricité,
• le bruit des moteurs,
• les pertes de fluides frigorigènes qui sont des gaz volatils qui auront donc
  tendance à s’échapper du système et qui sont également des puissants gaz à effet de serre,
• l’augmentation de la chaleur en ville puisque la climatisation émet de la
  chaleur à l’extérieur des bâtiments.

Il existe de nombreuses technologies de climatisation, qui sont choisies selon les types de bâtiment qu’elles servent à climatiser. La liste qui suit n’est pas exhaustive, elle tente de lister les différents types de climatiseurs que l’on peut observer à Paris.

Climatisation d’appoint

Les climatiseurs mobiles connaissent un grand succès actuellement. Ils sont achetés notamment dans les magasins de bricolage. Ils permettent de refroidir des petits volumes, comme une chambre dans un appartement, ou un petit local commercial. Ils sont principalement utilisés lors des vagues de chaleur extrêmes, donc de façon intermittente. Leur grand succès tient à leur souplesse d’usage, n’importe qui peut s’en procurer, et aucune autorisation d’urbanisme n’est nécessaire, puisque leur usage n’implique pas de transformation du bâtiment. Leur moindre efficacité tient dans le fait qu’ils sont souvent employés portes ou fenêtres ouvertes. Il convient de noter que, depuis le 25 juillet 2022, un arrêté de la Maire de Paris oblige le maintien des portes ou vitres fermées pour les établissements commerciaux ou de service lorsqu’ils sont climatisés, ce qui permet de lutter contre l’usage de climatiseurs mobiles.

Les climatiseurs de fenêtres sont monoblocs, c’est-à-dire qu’ils sont constitués d’une seule unité qui doit être intégrée au vitrage, moyennant généralement une dégradation des performances thermiques de l’enveloppe du bâtiment. Ces climatiseurs sont de moins en moins employés aujourd’hui, car trop contraignant et trop bruyant.

La climatisation à eau perdue utilise les frigories du réseau d’eau potable pour le rafraîchissement des locaux. La climatisation à eau perdue est vraisemblablement très développée à Paris : elle est relativement simple à mettre en œuvre, et elle ne nécessite pas d’unité extérieure. Néanmoins, cette technique a un coût économique et écologique très important, puisqu’elle consomme de l’eau potable, qui est ensuite rejetée dans le réseau d’égout. Notons également que la performance de ces systèmes n’est pas garantie : elle est très dépendante de la température de l’eau de réseau, qui peut dépasser les 25 °C, alors que la température de rejet est limitée à 30 °C du point de vue légal, dans ce cas la performance du système devient très faible. Une variante de cette technique, qui emploie le réseau d’eau non potable, existe à Paris, elle n’est employée aujourd’hui que dans quelques bâtiments ; dans ce cas, le coût écologique est moindre, puisque l’eau non potable dont on prélève les frigories est réinjectée dans le réseau d’eau non potable.

*Cas défavorable d’une température de réseau élevée (env. 25°C)
Source : Elioth - Étude sur le développement de la climatisation à Paris (2013) / © Apur - mars 2025

Climatisation centralisée

Dans cette catégorie sont regroupés les systèmes dédiés à la climatisation des locaux uniques : un logement, un commerce, un entrepôt.

Les climatiseurs split ou multisplit requièrent une unité présente à l’extérieur qui est reliée à une (split) ou plusieurs unités (multisplit), à l’intérieur des locaux, et qui sont chargées d’émettre de l’air froid dans les différentes pièces. Ces climatiseurs sont donc aptes à refroidir des logements entiers, ou des commerces entiers. Il peut être nécessaire de recourir à plusieurs unités extérieures pour les grands locaux.

Les Rooftops sont utilisés pour refroidir de très grands volumes, surtout quand ils sont peu cloisonnés, comme les halls d’exposition, mais aussi les entrepôts, les supermarchés. Les unités de production d’air froid sont placées en toiture et insufflent dans les locaux l’air à la température voulue. Ces systèmes doivent être très réactifs pour s’adapter rapidement aux pics de fréquentation des locaux qu’ils refroidissent.

Climatisation décentralisée

Dans cette catégorie sont regroupés les systèmes dédiés à la climatisation de bâtiments entiers comme les bâtiments de bureaux ou les équipements. Les systèmes décentralisés sont plus économes que les systèmes centralisés quand il s’agit de climatiser des grandes surfaces, ils réalisent des économies d’échelle en évitant la multiplication d’unités individuelles sur chaque fenêtre.

Systèmes à détente directe

Les systèmes à Débit de Réfrigérant Variable (DRV) sont parmi les plus répandus dans les bâtiments de bureaux ou l’hôtellerie. Cette technologie permet notamment de produire du froid et du chaud simultanément, selon les besoins des différents locaux du bâtiment, grâce à la circulation des fluides frigorigènes dans tout le bâtiment. L’atout de ces systèmes est leur grande réactivité aux variations de température. Ces systèmes sont théoriquement destinés aux petites surfaces (<1 000 m²), mais il est courant de les rencontrer dans des bâtiments aux surfaces parfois importantes, dans ce cas plusieurs réseaux DRV sont nécessaires. Le principal inconvénient de ces systèmes réside dans les grands linéaires où circulent les fluides frigorigènes, ce qui multiplie les risques de fuite. Or les fluides frigorigènes sont de puissants gaz à effet de serre.

Systèmes à détente indirecte, c’est-à-dire utilisant un système d’eau glacée à l’intérieur pour véhiculer les frigories

Les groupes à Eau Glacée (ou Chiller) regroupent des systèmes comme les Aéro-Condenseur (ou Dry Cooler), les Tour Aéroréfrigérantes (TAR). Ces systèmes sont extrêmement puissants, et sont adaptés aux très grands programmes de bureaux par exemple. Ces systèmes prennent systématiquement place sur les toitures, et alimentent un système d’eau glacée interne au bâtiment. La plupart de ces systèmes consomment également de l’eau de réseau pour améliorer leur refroidissement, ce qui a l’avantage de faire baisser les rejets de chaleur dans l’air ambiant, mais moyennant une consommation d’eau.

Trois modules de climatiseurs à Débit de Réfrigérant Variable (DRV) sur le toit d’un hôtel,
rue de Reuilly (XIIe) © Christophe Jacquet – Ville de Paris

Le réseau de froid urbain Fraîcheur de Paris est le système le plus décentralisé, puisque quelques usines de production permettent d’alimenter des quartiers entiers en froid. L’eau glacée est utilisée pour véhiculer les frigories, qui sont acheminées via un système de canalisations situées sous les trottoirs. Les canalisations relient les sites de production aux bâtiments des clients du réseau.
La production se base notamment sur une valorisation énergétique de l’eau de Seine - aquathermie - qui apporte de très bons rendements. Cette production est complétée de moyens plus classiques comme les tours aéroréfrigérantes.

La géothermie sur nappe : contrairement aux techniques qui utilisent l’air comme refroidisseur, la géothermie utilise la fraîcheur d’une nappe en sous-sol. Cette technologie est l’une des plus performante du point de vue écologique, elle est notamment employée dans le secteur Paris Nord Est (PNE) à Paris. La géothermie permet généralement le rafraîchissement des locaux. Dans le cas du secteur PNE, la géothermie est complétée de Groupes Froids, fonctionnant à l’électricité pour pouvoir proposer du refroidissement.

Aéro-Condenseur (Dry Cooler) sur le toit d’un bâtiment de logement social
Le climatiseur sert aux commerces situés au rez-de-chaussée,
Orgues de Flandres RIVP (XIXe) © Christophe Jacquet – Ville de Paris